Определение параметров (p,v,T,i, s) в характерных точках цикла Ренкина

Задача. Вариант 11.
Определить параметры (p, v, T, i, s) в характерных точках цикла Ренкина, количество подведенной и отведенной теплоты, термический КПД и работу при адиабатном расширении пара в турбине, если давление перегретого пара при входе в турбину р1 = 5,5 МПа температура его Т1 = 512°С, давление в конденсаторе р2 = 5 кПа. Изобразить цикл в pv - и Ts - диаграммах.

Решение.
Схема простой паротурбинной установки показана на рисунке. В этой установке перегретый водяной пар, приготовленный в паровом котле ПК, при давлении p1 и температуре t1 поступает на вход паровой турбины Т. Здесь кинетическая энергия водяного пара, приобретенная им при адиабатном расширении в соплах, на рабочих лопатках преобразуется в механическую работу турбинного вала, а затем с помощью соединенного с ним электрического генератора Г в электроэнергию.

Рисунок 1 – Схема работы цикла Ренкина
По выходе из турбины влажный пар при давлении p2 поступает в конденсатор К, где, отдавая теплоту охлаждающей воде, полностью конденсируется при постоянном давлении. Получившаяся вода в насосе Н адиабатно сжимается до давления p1и подается в котельный агрегат, в котором она, получая теплоту от горячих газообразных продуктов сгорания топлива, нагревается при постоянном давлении до кипения и испаряется, а образовавшийся пар перегревается до первоначальной температуры t1.

Рисунок 2 – Цикл Ренкина в pv-диаграмме

Рисунок 3 – Цикл Ренкина Ts-диаграмме
Построим процесс расширения пара в турбине в hs-диаграмме.
Энтальпия пара на входе в турбину h1 = 3457 кДж/кг. При адиабатном расширении в турбине до давления 5 кПа энтальпия в точке 2 будет равна: . Степень сухости пара составит 82%, температура насыщения 33°С. Из турбины пар направляется в конденсатор, после которого конденсат (точка 3) направляется в питательный насос, где повышается давление до давления в котле (точка 4). В котле происходит нагрев воды, парообразование и перегрев пара до начальных параметров перед турбиной (точка 1). Параметры воды и пара в характерных точках цикла определим по hs-диаграмме и по таблицам свойств воды и пара и сведем в таблицу.